package AVLTree;

/**
 * 手动实现一个平衡二叉树（AVLTree）：平衡二叉树是在二叉排序树的基础上操作的
 *      特点：添加，删除，查找数据比较快，因为二叉排序树如果节点数据像是一个单链表的时候，查找效率很低，比单链表查找效率都低
 */
public class AVLTreeDemo {
    public static void main(String[] args) {
//        int [] arr= {4,3,6,5,7,8};
        int [] arr= {10,11,7,6,8,9};
        //创建一颗AVL树
        AVLTree avl = new AVLTree();
        // 添加节点
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            avl.add(new Node(arr[i]));
        }
        // 中序遍历
        avl.infixOrder();
        System.out.println("处理之后：");
        System.out.println("树高 = " + avl.getRoot().height());// 4
        System.out.println("左子树高 = " + avl.getRoot().leftHeight());// 1
        System.out.println("右子树高 = " + avl.getRoot().rightHeight());// 3
//        System.out.println("根节点 =" + avl.getRoot()); // 4 //6
    }
}
//创建一个顺序二叉树
class AVLTree{
    //创建一个根节点
    private Node root;

    public Node getRoot() {
        return root;
    }

    public void setRoot(Node root) {
        this.root = root;
    }

    public AVLTree() {
    }

    //平衡二叉树的左旋转方法
    public void leftRotate(){

    }

    //返回当前节点为根节点的树高度
    public int height() {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        return root.height();
    }

    /**
     * 删除右子树中最小的节点，并返回这个节点值
     * @param node:传入的一个节点
     * @return ：返回的是以当前传入节点为根节点的二叉树，其中最小节点的值
     */
    public int delRightTreeMin(Node node){
        //创建一个中转变量
        Node temp = node;
        while (temp.left != null){//只要左子节点不为空，则依次获取左子节点，直到最后一个左子节点
            temp = node.left;
        }
        //删除这个最小值节点
        delNode(temp.value);
        return temp.value;
    }

    //删除节点方法
    public void delNode(int value){
        if (root == null) {
            //若根节点为空，则直接结束方法
            return;
        }
        //找到需要删除的节点
        Node targetNode = search(value);
        //判断是否找到需要删除的节点
        if (targetNode == null) {
            //没有找到需要删除的节点，直接结束方法
            return;
        }
        //若找到删除节点，但是二叉树只有一个根节点
        if (root.left == null && root.right == null) {
            //直接删除根节点，结束方法
            root = null;
            return;
        }
        //找到待删除点的父节点
        Node parent = searchParent(value);

        //1.若删除的是叶子节点，则直接删除，parent.left = null ; parent.right = null;
        if (targetNode.left == null && targetNode.right == null) {
            if (parent.left != null && parent.left.value == value) {
                //若该删除节点是父节点的左子节点
                parent.left = null;
            }else if (parent.right != null && parent.right.value == value) {
                //若该删除节点是父节点的右子节点
                parent.right = null;
            }
        }else if (targetNode.left != null && targetNode.right != null) {//3.若删除节点是有两个子树的节点
            //方式一：
            //获取删除节点的右子树的最小节点值，并删除该最小值节点
            int min = delRightTreeMin(targetNode.right);
            //将该最小值赋给删除节点
            targetNode.value = min;

            //方式二：获取删除节点的左子树的最大节点值，并删除该最小值节点
            //将该最大值赋给删除节点
        }else {//2. 若删除节点是只有一颗子树的节点则需要分情况讨论,
            if (targetNode.left != null) {// 如果要删除的这个节点有左子节点
                if (parent != null) {
                    if (parent.left.value == value) {//若删除节点为父节点的左子节点
                        parent.left = targetNode.left;
                    } else {//若删除节点为父节点的右子节点
                        parent.right = targetNode.left;
                    }
                } else {//当删除到最后只剩下一个根节点与叶子节点的时候，若删除根节点，此时parent为空
                    root = targetNode.left;
                }
            }else {// 如果要删除的这个节点有右子节点
                if (parent != null) {
                    if (parent.right.value == value) {
                        parent.right = targetNode.right;
                    }else {
                        parent.left = targetNode.right;
                    }
                }else {//当删除到最后只剩下一个根节点与叶子节点的时候，若删除根节点，此时parent为空
                    root = targetNode.right;
                }

            }
        }
    }

    //查找删除节点的父节点，value：表示希望删除节点的值
    public Node searchParent(int value){
        if (root == null) {
            //根节点为空，直接结束
            return null;
        }
        if (root.value == value) {
            //根节点没有父节点
            return null;
        }
        return root.searchParent(value);
    }

    //查找要删除的节点方法
    public Node search(int value){
        if (root == null) {
            System.out.println("二叉树为空，没有可以删除的节点！");
            return null;
        }
        return root.search(value);
    }


    //创建顺序二叉树的添加节点方法
    public void add(Node node){
        if (root == null) {
            root = node;
        }else {
            root.add(node);

        }
    }

    //创建中序遍历输出方法
    public void infixOrder(){
        if (root == null) {
            System.out.println("节点为空，不能遍历输出！");
            return;
        }
        root.infixOrder();
    }


}

//创建AVL树的添加节点元素
class Node{
    int value;//权值
    Node left;//指向左节点
    Node right;//指向右节点

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    //平衡二叉树的左旋转方法，以当前调用者为根节点
    public void leftRotate(){
        // 创建新节点,权值与根节点相同
        Node newnode = new Node(value);
        // 把新节点的左子树设置成当前节点的左子树
        newnode.left = left;
        // 把新节点的右子树设置为当前节点的右子树的左子树
        newnode.right = right.left;
        // 把当前节点的值换为右子节点的值
        value = right.value;
        // 把当前节点的右子树设置成右子树的右子树：
        right = right.right;
        // 把当前节点的左子节点设置为新节点
        left = newnode;
    }

    //AVL树右旋转方法，以当前调用者为根节点
    public void rightRotate(){
        // 创建新节点,用当前的根节点
        Node newnode = new Node(value);
        // 把新节点的右子树设置成当前节点的右子树
        newnode.right = right;
        // 把新节点的左子树设置为当前节点的左子树的右子树
        newnode.left = left.right;
        // 把当前节点的值换为左子节点的值
        value = left.value;
        // 把当前节点的左子树设置成左子树的左子树：
        left = left.left;
        // 把当前节点的右子节点设置为新节点
        right = newnode;
    }

    //求当前节点的左子树高度方法
    public int leftHeight(){
        if (this.left == null) {
            return 0;
        }
        return left.height();
    }

    //求当前节点的右子树高度方法
    public int rightHeight(){
        if (this.right == null) {
            return 0;
        }
        return right.height();
    }

    //返回以该节点为根节点的这棵树的高度
    public int height(){
        return Math.max(left == null ? 0 : left.height(), right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }

    //查找删除节点的父节点，value：表示希望删除节点的值
    public Node searchParent(int value){
        if (this.left != null && this.left.value == value) {
            //若当前节点存在左子节点，且左子节点的值与要删除值相等
            return this;
        }else if (this.right != null && this.right.value == value) {
            //若当前节点存在右子节点，且右子节点的值与要删除值相等
            return this;
        }else {
            if (this.left != null && value < this.value) {
                //递归向左查询
                return this.left.searchParent(value);
            }else if (this.right != null && value >= this.value) {
                //递归向右查询
                return this.right.searchParent(value);
            }else {
                // 真的找不到了 没有父节点，例如根节点
                return null;
            }
        }
    }

    //查找要删除节点的方法
    public Node search(int value){
        if (value == this.value) {
            //查找值等于当前节点的值，直接返回
            return this;
        }else if (value > this.value) {
            //查找值大于当前节点值,则向向当前节点的右子节点递归查找
            if (this.right != null) {//保证当前节点存在右子节点
                return this.right.search(value);
            }else {
                //若不存在，则返回null
                return null;
            }
        }else {
            //查找值小于当前节点值,则向向当前节点的左子节点递归查找
            if (this.left != null) {//保证当前节点存在左子节点
                return this.left.search(value);
            }else {
                //若不存在，则返回null
                return null;
            }
        }
    }

    //创建添加节点的方法,会自动排序的添加节点，默认以调用者为根节点添加
    public void add(Node node){
        if (node == null) {
            //若节点为空，直接结束，不用添加元素节点
            System.out.println("节点为空，添加节点失败！");
            return;
        }
        if (this.value > node.value) {
            //若添加节点的权值小于当前节点的权值,则应该将节点添加到当前节点的左子节点
            if (this.left == null) {
                //若当前节点的左子节点为空，则直接添加
                this.left = node;
            }else {
                //若当前节点的左子节点不为空，则向左递归
                this.left.add(node);
            }
        }else {// 如果value相等 也走右边节点,当然走左子节点也是可以的
            //若添加节点的权值大于等于当前节点的权值,则应该将节点添加到当前节点的右子节点
            if (this.right == null) {
                //若当前节点的右子节点为空，则直接添加
                this.right = node;
            }else {
                //若当前节点的右子节点不为空，则向右递归
                this.right.add(node);
            }
        }
        
        // AVL树，每次添加完一个节点之后,就要判断是否进行左旋转
        if (rightHeight() - leftHeight() > 1) {
            /**
             * 有时候添加一个节点，但是无论怎么进行左旋转或者右旋转，都不能达到 AVL树的效果，此时就需要进行双旋转，才可以
             */
            //如果根节点的右子树的左子树的高度 > 根节点的右子树的右子树的高度,此时需要先进行右旋转，再进行左旋转。即，双旋转
            if (right != null && right.leftHeight() > right.rightHeight()) {
                //对根节点的右子树的左子树，进行右旋转
                right.rightRotate();
            }
            leftRotate();
            return;//双旋转完，就必须结束方法，不然可能会出现其他问题。因为双旋转之后，就一定会达到AVL树要求
        }
        
        //AVL树，每次添加完一个节点之后,就要判断是否进行右旋转
        if (leftHeight() - rightHeight() > 1) {
            /**
             * 有时候添加一个节点，但是无论怎么进行左旋转或者右旋转，都不能达到 AVL树的效果，此时就需要进行双旋转，才可以
             */
            //双旋转： 如果根节点的左子树的右子树的高度 > 根节点左子树的左子树的的高度
            if(left != null && left.rightHeight() > left.leftHeight()){
                // 对根节点左子树的右子树，进行左旋转
                left.leftRotate();
            }
            rightRotate();
        }
    }

    //创建中序遍历输出算法
    public void infixOrder(){

        //向左递归
        if (this.left != null) {
            this.left.infixOrder();
        }
        //输出当前节点
        System.out.println(this);
        //向右递归
        if (this.right != null) {
            this.right.infixOrder();
        }
    }

}